เจาะตำนานขุมพลัง V8 แดนมะกัน

โลกยานยนต์กำลังจะเปลี่ยนผ่านไปสู่ยุคมอเตอร์ไฟฟ้า แต่ก็มีคนจำนวนมากที่ยังหลงใหลซุ่มเสียงอันมีเสน่ห์ของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ทั้งเสียงกัมปนาทที่รอบสูงของเครื่องยนต์รอบจัด จากค่ายญี่ปุ่น อาทิ เครื่องยนต์ VTEC ของ HONDA (ฮอนดา) ตระกูล B ไม่ว่าจะเป็น B16A, B16B หรือ B18C ที่มาพร้อมวลีเด็ด “เมื่อเทคเปิด โลกก็เปลี่ยน” หรือเครื่องยนต์แบบ วี 10 สูบ รอบจัด ทั้งสายพันธุ์เยอรมัน จากค่าย BMW (บีเอมดับเบิลยู) ที่ประจำการใน M5 (เอม 5) รหัส E60 กับ M6 (เอม 6) ตัวถังคูเป รหัส E63 และค่ายญี่ปุ่น รหัส 1LR-GUE ที่ประจำการใน LEXUS LFA (เลกซัส แอลเอฟเอ) สปอร์ทคูเป สุดล้ำ ในทางกลับกัน ยังมีคนอีกกลุ่มหนึ่งที่หลงใหลเสียงในรอบเดินเบา โทนต่ำทุ้ม หนักแน่น ใช่ครับ เรากำลังพูดถึงเสียงของเครื่องยนต์ แบบ วี 8 สูบ จากดีทรอยท์ เมืองหลวงแห่งการผลิตรถยนต์ของสหรัฐอเมริกา เครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ (V8) ที่มีชื่อเสียงของรถอเมริกัน มีซุ่มเสียงรอบเดินเบาคล้ายเสียงสำลัก บึ้กๆ บั้กๆ ต่างจากเครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ ที่ส่งเสียงแผดกังวานแบบสปอร์ทสัญชาติอิตาเลียน บางคนว่าเกิดจากความจุกระบอกสูบมากมายมหาศาลตามสไตล์รถอเมริกัน เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์แบบเดียวกันของฝั่งยุโรป แต่แท้ที่จริง ไม่ใช่เรื่องของความจุแต่อย่างใด จุดที่ทำให้มันมีบุคลิกแตกต่าง คือ รูปแบบของเพลาข้อเหวี่ยงต่างหาก การออกแบบเพลาข้อเหวี่ยง (CRANKSHAFT) สำหรับเครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ ในปัจจุบันมี 2 รูปแบบ ได้แก่ ระนาบแบน (FLAT PLANE CRANKSHAFT) ที่นิยมใช้กันในรถสปอร์ทอย่าง FERRARI (แฟร์รารี) ซึ่งต้องการรอบเครื่องยนต์สูงมากๆ และอีกแบบ คือ เพลาข้อเหวี่ยงทรงกากบาท (CROSS PLANE CRANKSHAFT) ในรถทั่วไปที่เน้นแรงบิดรอบต่ำ สำหรับรูปทรงของเพลาข้อเหวี่ยงทั้ง 2 แบบ เราจะเห็นว่า แบบระนาบแบน นั้นตรงตามชื่อ นั่นคือ มีความแตกต่างของการจุดระเบิดเท่ากับ 180 องศา ของการหมุน เมื่อเทียบกับแบบกากบาท ที่มีความแตกต่างของการจุดระเบิดเท่ากับ 90 องศา แน่นอนว่า ด้วยความเรียบง่าย ทั้งการออกแบบ และการผลิตของเพลาข้อเหวี่ยงแบบระนาบ ซึ่งนิยมมากในเครื่องยนต์แบบ 4 สูบ เป็นแนวทางรุ่นบุกเบิกของเครื่องยนต์ยุคแรกๆ ซึ่งการออกแบบที่เรียบง่าย น้ำหนักเบา และได้สมดุล ทำให้เครื่องยนต์มีประสิทธิภาพในการหมุนรอบสูงเป็นที่ประจักษ์ แต่ในทางกลับกัน รูปแบบนี้ แม้จะเด่นที่รอบสูง แต่แรงบิดรอบต่ำกลับทำได้ไม่ดีเท่าที่ควร จากรูปแบบข้อเหวี่ยงแบบระนาบ ที่มีความแตกต่างกันถึง 180 องศา ทำให้มักจะออกแบบการจุดระเบิดแบบสลับไปมา ซ้าย-ขวา-ซ้าย-ขวา ระหว่างเครื่องยนต์ฝั่งซ้ายกับขวา ไอเสียที่ออกมาจะไหลลื่น เร่งรอบได้รวดเร็ว แต่ถึงแม้จะมีความสมดุล ตัวมันเองกลับมีรูปแบบของการสั่นสะเทือนลำดับที่ 2 (SECOND-ORDER FREE FORCES) แฝงอยู่ ซึ่งจะเห็นได้ชัดเจน เมื่อใช้ข้อเหวี่ยงแบบระนาบกับเครื่องยนต์ที่มีความจุสูง เพราะมันจะสั่นสะเทือนขึ้น/ลงในระดับที่ไม่น่าอภิรมย์ โดยปกติแล้วเครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ ความจุสูง มักใช้ข้อเหวี่ยงแบบกากบาท แม้จะมีสมดุลของการหมุนไม่เท่าข้อเหวี่ยงแบบระนาบ และจำเป็นต้องมีการถ่วงน้ำหนักเพิ่มเติมเข้าไป เพื่อลดแรงสั่นสะเทือน ทำให้มีน้ำหนักมาก แต่การกระทำดังกล่าวให้ประสิทธิภาพในการเร่งความเร็วที่ต่ำกว่าข้อเหวี่ยงแบบระนาบ ผลลัพธ์ที่ได้ คือ เครื่องยนต์ทำงานราบเรียบกว่า ดังจะเห็นได้จากเครื่องยนต์ของ CADILLAC (แคดิลแลค) ปี 1923 ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มีการใช้เครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ มาประจำการในรถยนต์ เนื่องจากพวกเขาต้องการยกระดับการทำงานของเครื่องที่ราบเรียบ นุ่มนวล สมกับเป็นรถยนต์ระดับพรีเมียม เคล็ดลับความนุ่มนวลดังกล่าว มาจากลูกสูบทั้ง 4 ลูก ในแต่ละฝั่งของเครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ จะมีเฟสของการเคลื่อนที่แตกต่างกัน ช่วยหักล้างความสั่นสะเทือนลำดับที่ 2 ให้หมดไป แต่จากการที่มันต้องมีการทำตุ้มถ่วงสมดุล (COUNTERWEIGHT) ซึ่งต้องแลกมาด้วยน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น เร่งรอบได้ช้ากว่า แต่สามารถสร้างแรงบิดรอบต่ำที่โดดเด่น รถยนต์อเมริกันคันใหญ่ และมีน้ำหนักมาก จึงเป็นลูกค้าหลักของเพลาข้อเหวี่ยงทรงกากบาท เนื่องจากรถเหล่านี้ต้องการแรงบิดสูงที่รอบต่ำ อันมาจากรูปแบบการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ที่ใช้เพลาข้อเหวี่ยงทรงนี้ กล่าวคือ เราเรียกตำแหน่งลูกสูบ 2 ฝั่งเครื่องยนต์เป็นเลขคี่กับเลขคู่ โดยตำแหน่งลูกสูบเลขคี่ คือ ฝั่งคนขับ (รถพวงมาลัยซ้าย) และฝั่งผู้โดยสาร คือ เลขคู่ รูปแบบของการจุดระเบิดจะเป็น 1-8-4-3-6-5-7-2 สังเกตว่า มันจะมีการจุดระเบิดต่อเนื่องกัน 2 ครั้งในเครื่องยนต์แต่ละฝั่ง ซึ่งไม่สมดุล จุดนี้นอกจากจะสร้างแรงบิดที่ดีกว่าแบบข้อเหวี่ยงระนาบที่จุดระเบิดสลับฝั่งไป/มา มันยังก่อให้เกิดเสียงที่เป็นเอกลักษณ์ของเครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ ข้อเหวี่ยงแบบกากบาท นั่นคือ เสียงบลั่กๆๆๆ หรือที่ฝรั่งเรียกว่า “BURBLE” ที่ผู้คนหลงใหลนั่นเอง ถึงจุดนี้ เรามาดูกันว่า เครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ เพลาข้อเหวี่ยงแบบกากบาท ที่เป็นตำนานของอเมริกัน จากค่ายใหญ่ทั้ง 3 ค่าย ได้แก่ FORD (ฟอร์ด), GM (จีเอม) และ CHRYSLER (ไครสเลอร์) ตั้งแต่อดีตนั้นมีอะไรกันบ้าง เริ่มกันที่ เครื่องยนต์ FORD ในชื่อ FLATHEAD (ฟแลทเฮด) ตามด้วยเครื่องยนต์ GM SMALL BLOCK และปิดท้ายด้วยเครื่องยนต์ HEMI จาก CHRYSLER FLATHEAD หรือหัวแบน ของ FORD มาจากสัณฐานที่เห็นชัดเจนของมัน นั่นคือ ฝาสูบแบนเรียบ เครื่องยนต์สัณฐานแบบนี้ ถูกนำเสนอเป็นครั้งแรกในปี 1932 และมีการผลิตต่อเนื่องกว่า 21 ปี รูปแบบการทำงานเป็นแบบที่เรียกกันว่า SIDE-VALVE หรือลิ้นข้าง เพราะลิ้นไอดี และลิ้นไอเสีย อยู่ด้านข้างกระบอกสูบ เครื่องยนต์นี้ใช้เพลาลูกเบี้ยว (CAMSHAFT) ตัวเดียว ติดตั้งอยู่เหนือเพลาข้อเหวี่ยงระหว่างกลางของเครื่องยนต์แบบวี เพลาลูกเบี้ยวจะดันให้ ลิ้นไอดี-ไอเสียเปิด/ปิด โดยวางเป็นรูปตัววีอยู่ด้านในของเสี้อสูบ เมื่อเปิดฝาสูบออกมา จะเห็นลิ้นไอดี และไอเสีย วางเคียงกันในท่าหงายหน้า และบริเวณฝาสูบจะเป็นตำแหน่งของหัวเทียน ห้องเผาไหม้ (COMBUSTION CHAMBER) จะอยู่นอกกระบอกสูบ และกินพื้นที่ไปถึงบริเวณของลิ้นไอดีและไอเสีย การออกแบบที่เรียบง่ายของเครื่องยนต์ไซด์วาล์ว มีข้อด้อยที่ชัดเจน ไม่ว่าจะเป็น การดูดไอดี และคายไอเสียเข้า/ออกในห้องเผาไหม้มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ โดยเฉพาะการทำงานรอบสูง รวมถึงความร้อนจากการเผาไหม้มีการถ่ายเทสู่เสื้อสูบค่อนข้างมาก เพราะท่อทางเดินไอเสียส่วนหนึ่งวิ่งลอดผ่านเข้าไปในตัวเสื้อสูบ จึงจำเป็นต้องพึ่งพาระบบหล่อเย็นมากกว่าระบบอื่น และสุดท้าย คือ เครื่องยนต์แบบนี้เหมาะกับการบริโภคเชื้อเพลิงออคเทนต่ำ เนื่องจากห้องเผาไหม้มีข้อจำกัดเรื่องกำลังอัด อย่างไรก็ตาม ด้วยราคาที่ย่อมเยา และตัวเครื่องกะทัดรัด ทำให้เครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ ทรงนี้ได้รับความนิยม ถูกนำไปใช้ในกับรถยนต์ขนาดเล็กไล่ไปถึงรถบรรทุก จนกลายเป็นเครื่องยนต์มหาชน และเมื่อมีการคิดค้นรถสไตล์ HOTROD ขึ้นโดยเหล่าคนหนุ่มสาวในยุค 50 ที่นักแต่งรถก็นิยมนำเครื่องยนต์ของ FORD มาพัฒนาใช้กันจนถึงทุกวันนี้ ด้วยเหตุว่า เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ สั้นกว่าของเครื่องยนต์แบบ 6 สูบแถวเรียง ทำให้มีความแข็งแรงทนทาน เหมาะกับการเอามาเพิ่มกำลัง งานนี้ต้องเรียกว่า ได้ดีเพราะความเรียบง่าย และราคาถูก เครื่องยนต์บลอคถัดมา ถือเป็นเครื่องยนต์มหาชนอีกรุ่นที่เราได้ยินเสียงชื่นชมมาช้านาน นั่นคือ เครื่องยนต์ GM SMALL BLOCK หรือเครื่องยนต์บลอคเล็กของ GM (จีเอม) ชื่อของมันบ่งบอกถึงขนาด “เล็กกว่า” เครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ รุ่นอื่นของค่าย โดย GM นำเสนอเครื่องยนต์บลอคนี้เป็นครั้งแรกในปี 1954 มีจุดเด่นเหนือกว่าเครื่องยนต์ FLATHEAD ของค่าย FORD คือ การเปลี่ยนจากระบบไซด์วาล์ว มาเป็นระบบโอเวอร์เฮดวาล์ว (OHV: OVERHEAD VALVE) หรือลิ้นไอดี-ไอเสีย อยู่ในฝาสูบด้านบน ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่า โครงสร้างของเสื้อสูบคล้ายคลึงกับของ FORD นั่นคือ เพลาลูกเบี้ยว เพียง 1 ตัว ติดตั้งอยู่เหนือเพลาข้อเหวี่ยงระหว่างกลางของเครื่องยนต์แบบวี โดยฝาสูบนั้นนอกจากจะเป็นที่อยู่ของหัวเทียน ยังเป็นที่อยู่ของลิ้นไอดี และไอเสียที่ทำงานร่วมกับหัวเทียนจุดระเบิด โดยลิ้นไอดี และไอเสียจะถูกส่งผ่านจังหวะการเปิด/ปิดต่อมาจากเพลาลูกเบี้ยว ผ่านก้านกระทุ้ง (PUSHROD) ที่สอดอยู่ในเสื้อสูบ และจากการออกแบบฝาสูบที่มีประสิทธิภาพ ทำให้เป็นเครื่องยนต์ยุคแรกที่ให้พละกำลัง 1 แรงม้า/1 ลูกบาศก์นิ้ว สำเร็จในปี 1957 และถูกนำไปพัฒนาให้ใช้กับพาหนะทางน้ำ รวมถึงอากาศยานด้วย เครื่องยนต์บลอคเล็กของ GM นี้ แม้จะมีขนาดใหญ่กว่าของ FORD จากการที่มีระบบวาล์ว หรือลิ้นแบบ OHV ซึ่งลบจุดอ่อนในการออกแบบของเครื่องยนต์ FLATHEAD ไปหลายประการ อาทิ การระบายความร้อนทำได้ดีกว่า เนื่องจากท่อไอเสียไม่ได้ฝังอยู่ในเสื้อสูบ ซึ่งลดการถ่ายเทความร้อน อีกทั้งกำลังอัดของเครื่องยนต์ยังทำได้สูงขึ้น เพราะห้องเผาไหม้ออกแบบมีประสิทธิภาพสูงกว่า สำหรับสุดยอดของเครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ มาจากค่ายอันดับ 3 ของสหรัฐอเมริกา นั่นคือ CHRYSLER ในชื่อ “HEMI” ที่ย่อมาจาก HEMISPHERE หรือทรงกลม แนวคิดว่า กำลังเครื่องจะเพิ่มได้ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของไอดี และไอเสีย วิศวกร CHRYSLER ยุคทศวรรษที่ 50 บรรลุความคิดว่า จะต้องติดตั้งลิ้นไอดี และไอเสีย ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่ทำได้ (ภายใต้ระบบ 2 วาล์ว (ลิ้น) ต่อสูบ ซึ่งปัจจุบันพวกเราใช้เครื่องแบบ 4 วาล์ว ที่เหนือกว่าไปแล้ว) โดยใช้ห้องเผาไหม้รูปโดม และติดตั้งลิ้นไอดี-ไอเสีย อยู่ตรงกันข้ามกันแบบ CROSS FLOW ซึ่งเป็นรูปแบบที่สามารถติดตั้งวาล์วที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่กว่าที่เคยใช้กัน อีกทั้งยังมีประสิทธิภาพจัดการในการไหลเข้าของไอดี และไหลออกของไอเสียดีที่สุด อีกจุดหนึ่งที่ทำให้เครื่องยนต์ HEMI มีประสิทธิภาพสูง คือ การออกแบบลูกสูบที่มีหัวสูบทรงโดม ที่ช่วยให้สร้างกำลังอัดเพิ่มขึ้น สอดคล้องกับการมาถึงของน้ำมันเชื้อเพลิงออคเทนสูง และเมื่อทำงานร่วมกับหัวเทียนที่ติดตั้งอยู่ในยอดของห้องเผาไหม้ทรงโดมแล้ว มันสามารถเผาไหม้ และให้พละกำลังที่เหนือกว่า การทำงานของกระเดื่องวาล์ว ยังคงใช้ระบบก้านกระทุ้ง ไม่ต่างจากเครื่องยนต์ 2 บลอคก่อนหน้านี้ หรือบางครั้งก็หันไปใช้ระบบเพลาลูกเบี้ยวติดตั้งอยู่ในฝาสูบ หรือโอเวอร์เฮดแคมชาฟท์ (OHC: OVERHEAD CAMSHAFT) ด้วยความซับซ้อนของกลไก ทำให้เครื่องยนต์ HEMI มีขนาดใหญ่ที่สุดในกลุ่ม แต่ชื่อเสียงด้านพละกำลังทำให้มันเป็นเครื่องยนต์ที่ได้รับความนิยมในคนรักความแรง เครื่องยนต์ทั้ง 3 แบบนี้ ยังคงได้รับการยอมรับในหมู่อเมริกันชน แม้โลกจะหันไปหาเครื่องยนต์แบบดับเบิลโอเวอร์เฮดแคมชาฟท์ (DOHC: DOUBLE OVERHEAD CAMSHAFT) ประสิทธิภาพสูง แต่เรายังคงเห็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นจากเครื่องยนต์เหล่านี้ในยุคปัจจุบัน โดยเฉพาะกลุ่มผู้นิยมเล่นรถเครื่องยนต์แบบ วี 8 สูบ ความจุสูงที่มีบุคลิกเสียงต่ำลึกทรงพลัง